Luận án Nghiên cứu một số phương pháp nâng cao hiệu quả khai thác nguồn pin mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN 
LÊ TIÊN PHONG 
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP 
NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC NGUỒN PIN MẶT TRỜI 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
THÁI NGUYÊN – NĂM 2017 
B0 crAo DUC vA DAo rAo
, 
DAI HOC THAI NGTryEN
a a
lf, rrtN PHoNG
NGHrfll.I cuU Mgr s6 Pnrloxc PSAP
nAnc cAo HrSu quA KIrAr rnAc xcuox PrN h,tlT TRor
Chuy0n nginh: Ki thu$t Aidu mi6n vi Tg tlQng h6a
Mn s6 z 62.52.02.16
LUaN AN ilnN Si Kv rHUaT
NGTIOT HUof{c DAN KHoA HQC:
1. PGS.TS. Nguy6n VIn Li6n |W
2. PGS.TS. Ngd Dftc Minh N
THAI NCUTSN-NAM zlfi
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan rằng bản luận án này là thành quả nghiên cứu của bản thân 
tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Văn Liễn – Viện Điện, Trường Đại học 
Bách Khoa Hà Nội, PGS.TS. Ngô Đức Minh – Khoa Điện, trường Đại học Kỹ thuật 
Công Nghiệp, Đại học Thái Nguyên và tập thể các nhà khoa học khoa Điện trường 
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên. Kết quả nghiên cứu của luận 
án là trung thực và chưa được công bố trên bất cứ một công trình nào khác. 
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2017 
Tác giả luận án 
Lê Tiên Phong 
-ii- 
LỜI CẢM ƠN 
Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến hai thầy hướng dẫn khoa học 
trực tiếp, PGS.TS. Nguyễn Văn Liễn và PGS.TS. Ngô Đức Minh đã trực tiếp hướng 
dẫn, định hướng khoa học trong quá trình nghiên cứu. Tôi cũng xin được gửi lời 
cảm ơn chân thành và kính trọng đến tập thể các nhà khoa học khoa Điện, trường 
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên, các bạn bè đồng nghiệp đã 
đóng góp những ý kiến quý báu về chuyên môn trong suốt thời gian thực hiện luận 
án. 
Tác giả luận án xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo, Ban chủ 
nhiệm khoa Điện, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên đã 
tạo điều kiện thuận lợi nhất cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập và 
nghiên cứu. 
Cuối cùng, tôi cũng muốn nói lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ, anh chị, vợ và 
các con đã luôn bên tôi, hết lòng quan tâm, sẻ chia, ủng hộ, động viên tinh thần, tạo 
điều kiện giúp tôi có nghị lực vượt qua những giai đoạn khó khăn nhất, vất vả nhất 
để hoàn thành luận án này. 
Tác giả luận án 
Lê Tiên Phong 
-iii- 
MỤC LỤC 
KÝ HIỆU VIẾT TẮT .......................................................................................................... vii 
KÝ HIỆU .............................................................................................................................. ix 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................................. xii 
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................. xv 
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 
CHƯƠNG 1 ........................................................................................................................... 5 
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................................................................. 5 
1.1 Khái quát về nguồn pin mặt trời ................................................................................... 5 
1.2 Cấu trúc chung của hệ thống khai thác nguồn pin mặt trời .......................................... 6 
1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước về pin mặt trời ............................... 7 
1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ......................................................................... 7 
1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ......................................................................... 11 
1.4 Một số vấn đề còn tồn tại và đề xuất hướng giải quyết .............................................. 12 
1.4.1 Một số vấn đề còn tồn tại ..................................................................................... 12 
1.4.2 Tiếp cận vấn đề .................................................................................................... 15 
1.4.3 Đề xuất hướng giải quyết ..................................................................................... 16 
1.5 Kết luận chương 1 ...................................................................................................... 17 
CHƯƠNG 2 ......................................................................................................................... 19 
MÔ HÌNH HÓA ĐẦY ĐỦ VÀ NHẬN DẠNG CHÍNH XÁC ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC 
ĐẠI CHO NGUỒN PIN MẶT TRỜI .................................................................................. 19 
2.1 Mô hình toán học của nguồn pin mặt trời .................................................................. 19 
2.2 Xây dựng giải pháp nhận dạng các thông số ẩn cho nguồn pin mặt trời ở điều kiện 
vận hành tiêu chuẩn .......................................................................................................... 23 
2.2.1 Nêu vấn đề ............................................................................................................ 23 
2.2.2 Thiết lập các phương trình tại các điểm đặc biệt ở điều kiện tiêu chuẩn ............. 24 
2.2.3 Phương pháp xác định các thông số ẩn ................................................................ 26 
2.2.4 Xây dựng thuật toán xác định các thông số ẩn ..................................................... 27 
-iv- 
2.2.5 Áp dụng xác định thông số ẩn cho một số loại pin quang điện ........................... 29 
2.3 Giải pháp mới nhận dạng chính xác điểm công suất cực đại cho nguồn pin mặt trời 31 
2.3.1 Nội dung giải pháp đề xuất .................................................................................. 31 
2.3.2 Đánh giá tính chính xác của giải pháp đề xuất..................................................... 34 
2.4 Mô hình hóa đầy đủ cho nguồn pin mặt trời .............................................................. 35 
2.4.1 Quy đổi giá trị các thông số từ điều kiện vận hành tiêu chuẩn về điều kiện vận 
hành bất kỳ .................................................................................................................... 35 
2.4.2 Xây dựng mới hàm số n(T) .................................................................................. 38 
2.4.3 Mô hình hóa đầy đủ cho nguồn pin mặt trời ........................................................ 43 
2.5 Kết luận chương 2 ...................................................................................................... 44 
CHƯƠNG 3 ......................................................................................................................... 45 
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGUỒN PIN MẶT TRỜI THEO MÔ HÌNH ĐẦY 
ĐỦ ........................................................................................................................................ 45 
3.1 Cấu trúc điều khiển hệ thống ...................................................................................... 45 
3.2 Cơ sở lý thuyết điều khiển và mô tả toán học các bộ biến đổi ................................... 47 
3.2.1 Cơ sở lý thuyết điều khiển ................................................................................... 47 
3.2.1.1 Kỹ thuật điều khiển trượt trong các bộ biến đổi DC/DC ............................... 47 
3.2.1.2 Kỹ thuật điều khiển điện áp trung bình .......................................................... 50 
3.2.2 Mô tả toán học bộ biến đổi DC/DC buck ............................................................. 51 
3.2.2.1 Bộ biến đổi DC/DC buck ............................................................................... 51 
3.2.2.2 Bộ biến đổi DC/DC boost .............................................................................. 52 
3.3 Điều khiển khai thác điểm công suất cực đại của nguồn pin mặt trời theo mô hình 
đầy đủ ở điều kiện vận hành bất kỳ .................................................................................. 54 
3.3.1 Phương pháp IB-SMC .......................................................................................... 54 
3.3.1.1 Nguyên lý chung của phương pháp IB-SMC ................................................ 54 
3.3.1.2 Phương pháp IB-SMC cho BBĐ DC/DC buck ............................................. 55 
3.3.1.3 Phương pháp IB-SMC cho BBĐ DC/DC boost ............................................ 58 
3.3.1.4 Chiến lược điều khiển BBĐ DC/DC theo phương pháp IB-SMC ................. 60 
-v- 
3.3.1.5 Mô phỏng đánh giá phương pháp IB-SMC ................................................... 62 
3.3.2 Phương pháp IB-AVC .......................................................................................... 69 
3.3.2.1 Nguyên lý chung của phương pháp IB-AVC ................................................ 69 
3.3.2.2 Phương pháp IB-AVC cho BBĐ DC/DC buck ............................................. 71 
3.3.2.3 Phương pháp IB-AVC cho BBĐ DC/DC boost ............................................ 73 
3.3.2.4 Chiến lược điều khiển BBĐ DC/DC theo phương pháp IB-AVC ................. 75 
3.3.2.5 Kết quả mô phỏng phương pháp IB-AVC ..................................................... 77 
3.3.3 So sánh hiệu quả năng lượng và khả năng ứng dụng ........................................... 81 
3.4 Điều khiển ghép nối lưới cho nguồn pin mặt trời ...................................................... 86 
3.4.1 Cấu trúc điều khiển ghép nối lưới ........................................................................ 86 
3.4.2 Mô phỏng hệ thống điều khiển ghép nối lưới cho nguồn pin mặt trời ................. 87 
3.5 Kết luận chương 3 ...................................................................................................... 97 
CHƯƠNG 4 ......................................................................................................................... 99 
KIỂM CHỨNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN MÔ HÌNH THIẾT BỊ THỰC ............ 99 
4.1 Xây dựng mô hình cấu trúc thiết bị thực .................................................................... 99 
4.2 Các thiết bị chính ...................................................................................................... 101 
4.2.1 Cảm biến đo công suất của bức xạ mặt trời ....................................................... 101 
4.2.2 Cảm biến đo nhiệt độ ......................................................................................... 102 
4.2.3 Ắc quy ................................................................................................................ 102 
4.2.4 Sơ đồ đấu nối mạch lực và điều khiển ............................................................... 102 
4.2.5 Lắp đặt các thiết bị và cài đặt ............................................................................. 105 
4.3 Phương thức vận hành mô hình thiết bị thực ........................................................... 106 
4.4 Kết quả thực nghiệm................................................................................................. 109 
4.4.1 Kiểm chứng tính chính xác của giải pháp đã đề xuất ........................................ 109 
4.4.2 Đánh giá hiệu quả năng lượng của giải pháp đã đề xuất .................................... 110 
4.5 Kết luận chương 4 .................................................................................................... 115 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 117 
-vi- 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG 
BỐ ...................................................................................................................................... 119 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 120 
PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 132 
-vii- 
KÝ HIỆU VIẾT TẮT 
Ký hiệu Cụm từ được viết tắt trong tiếng Việt 
tương đương 
Cụm từ được viết tắt từ tiếng Anh 
tương đương 
AC Dòng điện xoay chiều Alternative Current 
AI Trí thông minh nhân tạo Artificial Intelligence 
ANN Mạng nơron nhân tạo Artificial Neural Network 
AVC Điều khiển điện áp trung bình Average Voltage Control 
BBĐ Bộ biến đổi điện tử công suất Power Converter 
CS Tín hiệu điều khiển Control Signal 
CV Điện áp không đổi Constant Voltage 
DC Dòng điện một chiều Direct Current 
DCbus Thanh cái điện áp một chiều 
ESC Điều khiển dò tìm cực trị Extremum seeking control 
FL Logic mờ Fuzzy Logic 
IB Kỹ thuật dò và chia đôi Iterative and Bisectional technique 
IB-AVC Phương pháp dò và chia đôi - Điều 
khiển điện áp trung bình 
Iterative and Bisectional - Average 
Voltage Control method 
IB-SMC Phương pháp dò và chia đôi - Điều 
khiển trượt 
Iterative and Bisectional - Sliding 
Mode Control method 
INC Điện dẫn gia tăng Incermental Conductance 
MBA Máy biến áp Transformer 
MPP Điểm công suất cực đại Maximum Power Point 
MPPT Bộ bám điểm công suất cực đại Maximum Power Point Tracking 
OG Độ dốc tối ưu Optimal Gradient 
OV Điện áp hở mạch Open-Circuit Voltage 
P&O Dao động và quan sát Perturb and Observe 
PSO Tối ưu bầy đàn Particle Swarm Optimization 
PVg Nguồn pin mặt trời, hệ thống pin mặt 
trời, cell/module/panel/array pin mặt 
trời, pin mặt trời 
Photovoltaic power generation, 
Photovoltaic system, 
Photovoltaic module/panel/array, 
solar cell/module/panel/array. 
PYR Cảm biến đo công suất của bức xạ mặt Pyranometer 
-viii- 
trời 
SC Dòng điện ngắn mạch Short-Circuit Current 
SMC Điều khiển trượt Sliding Mode Control 
STC Điều kiện vận hành tiêu chuẩn Standard Test Condition 
SW Khóa chuyển mạch Switch 
TempS Cảm biến đo nhiệt độ Temperature sensor 
THD Tổng độ méo sóng hài Total Harmonic Distorsion 
-ix- 
KÝ HIỆU 
Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa 
C F Điện dung 
CTI %/0C hoặc mA/0C Hệ số thay đổi của dòng điện theo nhiệt độ 
CTP %/0C Hệ số thay đổi của Pmpp theo nhiệt độ 
CTV %/0C hoặc mV/0C Hệ số thay đổi của điện áp theo nhiệt độ 
D, d Hệ số điều chế độ rộng xung trung bình hoặc tức thời 
fS kHz Tần số phát xung 
G W/m2 Công suất của bức xạ mặt trời 
g 1/Ω Điện dẫn tải của PVg 
I01, I0 A Dòng quang điện bão hòa 
Id1, Id A Dòng điện chạy qua diode của PVg 
ig A Dòng điện các pha tức thời tại điểm liên kết với lưới 
Ig A Biên độ dòng điện các pha tại điểm liên kết với lưới 
IL, iL A Dòng điện trung bình hoặc tức thời qua cuộn cảm BBĐ 
Impp A Dòng điện tại MPP 
Ip1, Ip A Dòng điện chạy qua điện trở song song của PVg 
Iph1, Iph A Dòng quang điện phát ra của PVg 
ipv1, ipv, 
Ipv 
A Dòng điện tức thời hoặc trung bình phát ra từ PVg 
ISC1, ISC A Dòng điện ngắn mạch của PVg 
k eV/K Hằng số Boltzmann 
Ka W/A Đánh giá độ trượt của công suất theo dòng điện và có ảnh 
hưởng đến dải trễ của đường đặc tính công suất 
Kb Đặc trưng cho dải trễ của điện áp phát ra từ PVg, 
Kc V/A Đánh  ... /100)+pgm_read_word(Pmax60+j)); 
 if (solar_temp==61)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax61+j+1)-
pgm_read_word(Pmax61+j))/100)+pgm_read_word(Pmax61+j)); 
 if (solar_temp==62)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax62+j+1)-
pgm_read_word(Pmax62+j))/100)+pgm_read_word(Pmax62+j)); 
 if (solar_temp==63)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax63+j+1)-
pgm_read_word(Pmax63+j))/100)+pgm_read_word(Pmax63+j)); 
 if (solar_temp==64)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax64+j+1)-
pgm_read_word(Pmax64+j))/100)+pgm_read_word(Pmax64+j)); 
 if (solar_temp==65)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax65+j+1)-
pgm_read_word(Pmax65+j))/100)+pgm_read_word(Pmax65+j)); 
 if (solar_temp==66)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax66+j+1)-
pgm_read_word(Pmax66+j))/100)+pgm_read_word(Pmax66+j)); 
 if (solar_temp==67)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax67+j+1)-
pgm_read_word(Pmax67+j))/100)+pgm_read_word(Pmax67+j)); 
 if (solar_temp==68)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax68+j+1)-
pgm_read_word(Pmax68+j))/100)+pgm_read_word(Pmax68+j)); 
 if (solar_temp==69)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax69+j+1)-
pgm_read_word(Pmax69+j))/100)+pgm_read_word(Pmax69+j)); 
 if (solar_temp==70)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax70+j+1)-
pgm_read_word(Pmax70+j))/100)+pgm_read_word(Pmax70+j)); 
 if (solar_temp==71)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax71+j+1)-
pgm_read_word(Pmax71+j))/100)+pgm_read_word(Pmax71+j)); 
 if (solar_temp==72)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax72+j+1)-
pgm_read_word(Pmax72+j))/100)+pgm_read_word(Pmax72+j)); 
 if (solar_temp==73)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax73+j+1)-
pgm_read_word(Pmax73+j))/100)+pgm_read_word(Pmax73+j)); 
-161- 
 if (solar_temp==74)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax74+j+1)-
pgm_read_word(Pmax74+j))/100)+pgm_read_word(Pmax74+j)); 
 if (solar_temp==75)(Pmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Pmax75+j+1)-
pgm_read_word(Pmax75+j))/100)+pgm_read_word(Pmax75+j)); 
 if (solar_temp==20)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax20+j+1)-
pgm_read_word(Vmax20+j))/100)+pgm_read_word(Vmax20+j)); 
 if (solar_temp==21)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax21+j+1)-
pgm_read_word(Vmax21+j))/100)+pgm_read_word(Vmax21+j)); 
 if (solar_temp==22)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax22+j+1)-
pgm_read_word(Vmax22+j))/100)+pgm_read_word(Vmax22+j)); 
 if (solar_temp==23)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax23+j+1)-
pgm_read_word(Vmax23+j))/100)+pgm_read_word(Vmax23+j)); 
 if (solar_temp==24)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax24+j+1)-
pgm_read_word(Vmax24+j))/100)+pgm_read_word(Vmax24+j)); 
 if (solar_temp==25)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax25+j+1)-
pgm_read_word(Vmax25+j))/100)+pgm_read_word(Vmax25+j)); 
 if (solar_temp==26)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax26+j+1)-
pgm_read_word(Vmax26+j))/100)+pgm_read_word(Vmax26+j)); 
 if (solar_temp==27)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax27+j+1)-
pgm_read_word(Vmax27+j))/100)+pgm_read_word(Vmax27+j)); 
 if (solar_temp==28)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax28+j+1)-
pgm_read_word(Vmax28+j))/100)+pgm_read_word(Vmax28+j)); 
 if (solar_temp==29)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax29+j+1)-
pgm_read_word(Vmax29+j))/100)+pgm_read_word(Vmax29+j)); 
 if (solar_temp==30)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax30+j+1)-
pgm_read_word(Vmax30+j))/100)+pgm_read_word(Vmax30+j)); 
 if (solar_temp==31)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax31+j+1)-
pgm_read_word(Vmax31+j))/100)+pgm_read_word(Vmax31+j)); 
 if (solar_temp==32)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax32+j+1)-
pgm_read_word(Vmax32+j))/100)+pgm_read_word(Vmax32+j)); 
 if (solar_temp==33)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax33+j+1)-
pgm_read_word(Vmax33+j))/100)+pgm_read_word(Vmax33+j)); 
-162- 
 if (solar_temp==34)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax34+j+1)-
pgm_read_word(Vmax34+j))/100)+pgm_read_word(Vmax34+j)); 
 if (solar_temp==35)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax35+j+1)-
pgm_read_word(Vmax35+j))/100)+pgm_read_word(Vmax35+j)); 
 if (solar_temp==36)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax36+j+1)-
pgm_read_word(Vmax36+j))/100)+pgm_read_word(Vmax36+j)); 
 if (solar_temp==37)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax37+j+1)-
pgm_read_word(Vmax37+j))/100)+pgm_read_word(Vmax37+j)); 
 if (solar_temp==38)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax38+j+1)-
pgm_read_word(Vmax38+j))/100)+pgm_read_word(Vmax38+j)); 
 if (solar_temp==39)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax39+j+1)-
pgm_read_word(Vmax39+j))/100)+pgm_read_word(Vmax39+j)); 
 if (solar_temp==40)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax40+j+1)-
pgm_read_word(Vmax40+j))/100)+pgm_read_word(Vmax40+j)); 
 if (solar_temp==41)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax41+j+1)-
pgm_read_word(Vmax41+j))/100)+pgm_read_word(Vmax41+j)); 
 if (solar_temp==42)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax42+j+1)-
pgm_read_word(Vmax42+j))/100)+pgm_read_word(Vmax42+j)); 
 if (solar_temp==43)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax43+j+1)-
pgm_read_word(Vmax43+j))/100)+pgm_read_word(Vmax43+j)); 
 if (solar_temp==44)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax44+j+1)-
pgm_read_word(Vmax44+j))/100)+pgm_read_word(Vmax44+j)); 
 if (solar_temp==45)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax45+j+1)-
pgm_read_word(Vmax45+j))/100)+pgm_read_word(Vmax45+j)); 
 if (solar_temp==46)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax46+j+1)-
pgm_read_word(Vmax46+j))/100)+pgm_read_word(Vmax46+j)); 
 if (solar_temp==47)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax47+j+1)-
pgm_read_word(Vmax47+j))/100)+pgm_read_word(Vmax47+j)); 
 if (solar_temp==48)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax48+j+1)-
pgm_read_word(Vmax48+j))/100)+pgm_read_word(Vmax48+j)); 
 if (solar_temp==49)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax49+j+1)-
pgm_read_word(Vmax49+j))/100)+pgm_read_word(Vmax49+j)); 
-163- 
 if (solar_temp==50)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax50+j+1)-
pgm_read_word(Vmax50+j))/100)+pgm_read_word(Vmax50+j)); 
 if (solar_temp==51)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax51+j+1)-
pgm_read_word(Vmax51+j))/100)+pgm_read_word(Vmax51+j)); 
 if (solar_temp==52)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax52+j+1)-
pgm_read_word(Vmax52+j))/100)+pgm_read_word(Vmax52+j)); 
 if (solar_temp==53)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax53+j+1)-
pgm_read_word(Vmax53+j))/100)+pgm_read_word(Vmax53+j)); 
 if (solar_temp==54)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax54+j+1)-
pgm_read_word(Vmax54+j))/100)+pgm_read_word(Vmax54+j)); 
 if (solar_temp==55)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax55+j+1)-
pgm_read_word(Vmax55+j))/100)+pgm_read_word(Vmax55+j)); 
 if (solar_temp==56)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax56+j+1)-
pgm_read_word(Vmax56+j))/100)+pgm_read_word(Vmax56+j)); 
 if (solar_temp==57)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax57+j+1)-
pgm_read_word(Vmax57+j))/100)+pgm_read_word(Vmax57+j)); 
 if (solar_temp==58)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax58+j+1)-
pgm_read_word(Vmax58+j))/100)+pgm_read_word(Vmax58+j)); 
 if (solar_temp==59)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax59+j+1)-
pgm_read_word(Vmax59+j))/100)+pgm_read_word(Vmax59+j)); 
 if (solar_temp==60)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax60+j+1)-
pgm_read_word(Vmax60+j))/100)+pgm_read_word(Vmax60+j)); 
 if (solar_temp==61)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax61+j+1)-
pgm_read_word(Vmax61+j))/100)+pgm_read_word(Vmax61+j)); 
 if (solar_temp==62)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax62+j+1)-
pgm_read_word(Vmax62+j))/100)+pgm_read_word(Vmax62+j)); 
 if (solar_temp==63)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax63+j+1)-
pgm_read_word(Vmax63+j))/100)+pgm_read_word(Vmax63+j)); 
 if (solar_temp==64)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax64+j+1)-
pgm_read_word(Vmax64+j))/100)+pgm_read_word(Vmax64+j)); 
 if (solar_temp==65)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax65+j+1)-
pgm_read_word(Vmax65+j))/100)+pgm_read_word(Vmax65+j)); 
-164- 
 if (solar_temp==66)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax66+j+1)-
pgm_read_word(Vmax66+j))/100)+pgm_read_word(Vmax66+j)); 
 if (solar_temp==67)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax67+j+1)-
pgm_read_word(Vmax67+j))/100)+pgm_read_word(Vmax67+j)); 
 if (solar_temp==68)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax68+j+1)-
pgm_read_word(Vmax68+j))/100)+pgm_read_word(Vmax68+j)); 
 if (solar_temp==69)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax69+j+1)-
pgm_read_word(Vmax69+j))/100)+pgm_read_word(Vmax69+j)); 
 if (solar_temp==70)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax70+j+1)-
pgm_read_word(Vmax70+j))/100)+pgm_read_word(Vmax70+j)); 
 if (solar_temp==71)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax71+j+1)-
pgm_read_word(Vmax71+j))/100)+pgm_read_word(Vmax71+j)); 
 if (solar_temp==72)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax72+j+1)-
pgm_read_word(Vmax72+j))/100)+pgm_read_word(Vmax72+j)); 
 if (solar_temp==73)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax73+j+1)-
pgm_read_word(Vmax73+j))/100)+pgm_read_word(Vmax73+j)); 
 if (solar_temp==74)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax74+j+1)-
pgm_read_word(Vmax74+j))/100)+pgm_read_word(Vmax74+j)); 
 if (solar_temp==75)(Vmax = ((light_sense-
pgm_read_word(Solar+j))*(pgm_read_word(Vmax75+j+1)-
pgm_read_word(Vmax75+j))/100)+pgm_read_word(Vmax75+j)); } 
 void run_charger(){ 
 if ((mode_run == 0) || (bat_volt > 14000)){ pwm1_setpoint =0; 
 digitalWrite(9,LOW); } 
 if ((mode_run == 1) && (bat_volt bat_volt +1000) && 
(light_sense>=100)) { 
if ((solar_volt > Vmax*10) && (pwm1_setpoint < 250) && (solar_current <3200)) { 
 pwm1_setpoint = pwm1_setpoint + 1; } 
 if ((solar_volt 15)){ 
pwm1_setpoint = pwm1_setpoint - 1; } 
 analogWrite(9, pwm1_setpoint); 
 delayMicroseconds(10); } 
old_solar_watts = solar_watts; } 
 void run_load(){ 
 if (load_en == 0) { pwm2_setpoint =0; digitalWrite(6,LOW); } 
 if (load_en == 1) { 
 if ((bat_volt >= set_load_volt) && (pwm2_setpoint < 250) && (load_current < 
5000)){ pwm2_setpoint = pwm2_setpoint + 1; } 
 if (((bat_volt 10)) || (load_current >= 5000)){ 
 pwm2_setpoint = pwm2_setpoint - 1; } 
 analogWrite(6, pwm2_setpoint); } } 
-165- 
 void tinh_cong_suat() { Times = millis(); if (start_tinh_cong_suat ==1) { 
 Old_energy = Old_energy + solar_watts*(Times - Old_times)/60000; 
 W_ph= Old_energy } 
 Old_times = Times; 
 if (reset_Wph ==1) { Old_energy = 0; } } 
 void full_load_en() { if (load_en == 1) { if (full_load ==1 ){ analogWrite(6, 250); 
 } } } 
10. Sơ đồ đi dây mạch lực và mạch điều khiển của mô hình thiết bị thực 
55
4
4
3
3
2
2
1
1
D D
C C
B B
A A
Date:
Luận án tiến sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên
Mạch lực bộ biến đổi DC/DC buck và mạch điều khiển nguồn pin mặt trời
Nghiên cứu sinh: Lê Tiên Phong 
Sol
Batt
Tran
Tran
GND
GND
C30
0.1uF
L1
INDUCTOR FERRITE
+C17
1000uF
C13
0.1uF
Y2
16MHz
1
2
D16
ZENER
M
O
S
I
M
IS
O
S
C
K
R
E
S
E
T
V
C
C
G
N
D
J2
ISP
1
2
3
4
5
6
J15
CON6
D4
D1N4148
1 2
J4
C26 100n
R13
10R
C33
0.1uF
C20
CAP NP
VCC1
IN2
SD3
COM4
VB 8
HO 7
VS 6
LO 5
U7
IR2104
IP
+
1
IP
+
2
IP
-
3
IP
-
4
V
C
C
8
V
IO
U
T
7
FI
LT
E
R
6
G
N
D
5
U3
ACS712-5
D5
D1N4148
D10
+
C34
2200uF
1 2
RV2
VARISTOR
C25 100n
C28 100n
D8
D14
D1N4148
R12
10R
1
2
3
J10
Light_Sen
IN1 OUT 3
G
N
D
2
U13
LM7805CT
C5
100n
IN1 OUT 3
G
N
D
2
U5
LM7812CT
1 2
RV1
VARISTOR
+ C21
1000uF
G
N
D
15
VCC16
R1IN13
R2IN8
T2IN10
T1IN11
C1+1
C1-3
C2+4
C2-5
R1OUT 12
R2OUT 9
T1OUT 14
T2OUT 7
V+2
V-6
U6
MAX3232
1 2J14
5
6
7
4
11
+
-
U12B
LM324
+
C14
2200uF
1
2
D17
ZENER
R2
10K
R3
150k
C24
0.1uF
C31
1nF
C10 100nF
R5
10R
C23
1nF
R10
10R
VCC 16
VREF 15
AGND 14
CLK 13
DOUT 12
DIN 11
CS/SHDN 10
CH01
CH12
CH23
CH34
CH45
CH56
CH67
CH78 DGND 9
U2
MCP3008
IP
+
1
IP
+
2
IP
-
3
IP
-
4
V
C
C
8
V
IO
U
T
7
FI
LT
E
R
6
G
N
D
5
U11
ACS712-5
C9
100nF
C3
22pF
D7
R8
20k
R9
10R
C15
CAP NP
P
C
6
29
P
D
0
30
P
D
1
31
P
D
2
32
PD31
PD42
VCC3
GND4
PB67
PB78
P
D
5
9
P
D
6
10
P
D
7
11
P
B
0
12
P
B
1
13
P
B
2
14
P
B
3
15
P
B
4
16
PB5 17
AVCC 18
AREF 20
AGND 21
PC0 23
PC1 24
P
C
2
25
P
C
3
26
P
C
4
27
P
C
5
28
GND6
VCC5
ADC6 19
ADC7 22
IC1
ATmega88-MLF32
1
2
3
J9
Air_Temp
R11
10R
+C16
2200uF
R7
100k
C32
0.1uF
D13
D1N4148
+C18
1000uF
R4
20k
D6
C12
1nF
VCC1
IN2
SD3
COM4
VB 8
HO 7
VS 6
LO 5
U9
IR2104
C6 100nF
1 2J13
C22
CAP NP
3
2
1
4
11
+
-
U12A
LM324
Q1
IRFZ44N/TO
D12
DIODE
C19
100nF
D9
IP
+
1
IP
+
2
IP
-
3
IP
-
4
V
C
C
8
V
IO
U
T
7
FI
LT
E
R
6
G
N
D
5
U10
ACS712-5
D2
DIODE D3
D1N4148
C7 100nF
Q2
IRFZ44N/TO
C11
100n
C29 100n
C8 100nF
D11
DIODE
1
2
J6
LOAD
D15
D1N4148
1 2 3 4
VC
C
GN
D
SC
l
SD
A
J7
LCD
VC
C
GN
D
SC
l
SD
A
C27 100n
1 2
F1
FUSE
C4
22pF
R6
RESISTOR
1
2
3
J8
Cell_Temp
5
9
4
8
3
7
2
6
1
P1
CONNECTOR DB9